재난이나 화재가 발생한 장소는 시야가 제한되고 사람이 직접 투입되기 어려운 상황이 많다. 이럴 때 로봇이나 드론이 투입되지만, 이들이 수집한 데이터를 3차원 입체 공간 데이터로 전환하기 쉽지 않다.

카이스트 기계공학과, 건설및환경공학과 공동 연구팀은 원격 제어하는 드론이 수집한 공간 데이터를 촉각 피드백을 통해 조종자가 직관적으로 이해할 수 있도록 돕는 웨어러블 햅틱 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 연구팀은 형상기억합금 와이어를 직교 중첩 구조의 메타 구조 패턴으로 매듭지은 독립적 직교 방향 거동이 가능한 ‘직교 방향 제어 웨어러블 햅틱’(WHOA) 기술을 개발한 것이다. 이 기술은 재료 과학 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 최신호에 실렸다.

햅틱은 스마트폰 진동 알림처럼 촉각으로 정보를 제공하는 기술이다. 연구팀은 특정 온도에 이르면 변형된 상태에서 원래 형태로 돌아오는 특수 금속인 형상기억합금으로 가볍고 단순한 메타 구조로 3차원 공간정보를 촉각으로 재구성할 수 있는 기술을 개발한 것이다.

이번에 개발된 기술은 시각 정보에 의존하지 않고도 주변 환경을 인식하고 느낄 수 있는 방식으로, 재난이나 화재, 극한 환경에서 각종 이동 수단(모빌리티) 제어를 가능하게 해준다. 이 기술은 시각 정보가 제한되는 상황에서도 공간 정보를 감지할 수 있어 시각, 청각에 의존하는 기존 방식보다 안정적이고 효과적으로 모빌리티 조작이 가능하게 한다.

사용자가 팔이나 발에 장치를 착용했을 때 좌우상하, 전진, 후진, 전방 장애물 감지에 따라 독특한 햅틱 패턴을 전달하도록 설계돼 재난 구조, 긴급 구호 작업에도 효과적으로 활용할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 장치는 신발 내부의 작은 공간에서도 동작할 수 있도록 설계됐다.

연구팀은 화재 현장의 건물을 가정한 가상 실험(시뮬레이션)에서 WHOA를 적용한 드론 내비게이션 시스템을 실험했다. 실험 결과, 사용자는 연기와 잔해로 시야가 제한된 환경에서도 직관적으로 상황을 파악하고 드론을 조종하며, 위험 구역을 회피하고 구조 작업을 수행했다.

연구를 이끈 오일권 카이스트 기계공학과 교수는 “이번 기술은 시각 장애인이 촉감을 활용해 길을 안내받을 수 있는 새로운 형태의 내비게이션 기법”이라며 “착용형 햅틱 인터페이스는 입체적 공간정보를 촉감으로 전달해 재난, 화재 환경, 국방 분야에서 유·무인 협력 전투체계(MUM-T)에서 드론이나 로봇의 원격제어에도 활용할 수 있다”고 말했다.